DE1103011B - Spritzgussmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe oder Elastomere - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgußmaschine, die dazu bestimmt und geeignet ist, thermoplastische Kunststoffe oder Elastomere zu verarbeiten.

Der einspritzende Werkstoff wird bei den allgemein bekannten Kolbenspritzgußmaschinen in einen Spritzzylinder eingeführt. In diesem Zylinder wird er auf eine gewisse Temperatur gebracht oder auf einer gewissen Temperatur gehalten. Der Zylinder hat an seinem Ende eine Ausspritzöffnung. Von seinem anderen Ende her schiebt sich ein Kolben vorwärts, der den plastifizierten Werkstoff durch die Ausspritzöffnung drückt.

Gemäß der Erfindung sind nun Vorkehrungen getroffen, die verhindern, daß der Werkstoff sich zwischen Kolben und Zylinder zu einer dünnen Folie auszieht, die ein Festklemmen des Kolbens im Zylinder verursachen und die Maschine zum Stehen bringen kann. Ein Auseinandernehmen des Spitzzylinders ist dann unumgänglich.

Außerhalb der Ausspritzöffnung des Zylinders wird der Werkstoff in den Hohlraum einer Form geleitet werden. Der Werkstoff nimmt dann die Form dieses Hohlraumes an, nach dem die Form richtig geschlossen und verriegelt ist. Wenn die Struktur des Werkstoffs durch die Wärme sich ändert, kann dieser in der Form einem Heizprozeß unterworfen werden. Durch letzteren kann der Werkstoff z. B. aus dem plastischen Zustand in einen elastischen oder harten Zustand übergeführt werden. Wenn der Werkstoff jedoch thermoplastisch ist, kann seine Form durch Abkühlen des Hohlraumes festgehalten werden. Die in der Spritzgußform enthaltene Luft wird durch die Fugen der Form von dem eingespritzten Werkstoff ausgetrieben.

Es sind verschiedene Verfahren zum Spritzgießen vorgeschlagen worden. Keines dieser Verfahren konnte jedoch die Verluste durch überschüssigen Werkstoff und die Reinigungskosten verhindern. Dabei kam es zu Stockungen durch Eindringen des Werkstoffs zwischen Zylinder und Kolben.

Man hat auch Spritzgußmaschinen mit Schneckenförderung vorgeschlagen. Die Bewegung der Schnecke ist jedoch langsam und kontinuierlich; sie entspricht nicht der diskontinuierlichen und raschen Arbeitsweise des Spritzgießens. Weitere Unzulänglichkeiten der Spritzgußmaschinen mit Schneckenförderung bestehen unter anderen darin, daß die zu spritzende plastifixierte Masse, etwa Kautschuk, an den Schneckengängen klebt, so daß derartige Maschinen nur zum Spritzen von thermoplastischen Stoffen verwendbar sind und selbst in diesem Falle nur mit einem schlechten Wirkungsgrad arbeiten.

Die Erfindung geht von einer Spritzgußmaschine zur Verarbeitungthermoplastischer Kunststoffeoder Elastomeren, z. B. polymerisierbarer oder vulkanisierbarer Stoffe, mit einem heiz- und kühlbaren, mit einem Ein-Spritzgußmaschine zur Verarbeitung

thermoplastischer Kunststoffe

oder Elastomere

Anmelder:
Raymond Mille, Marseille (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Chem. Dr. phil. E. Sturm, Patentanwalt, München 23, Leopoldstr. 20

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 23. November 1955

Raymond Mille, Marseille (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Spritzkolben versehenen Spritzzylinder aus, dem der zu spritzende Werkstoff in plastischem oder plastifiziertem Zustand zugeführt und in dem die Plastifizierung fortgesetzt wird. Hierzu eignen sich beispielsweise folgende Materialien: Elastomere, d.h. Stoffe, die durch Wärmeeinfluß ihre Struktur ändern können, etwa Natur- oder Kunstkautschuk, der vulkanisiert oder polymerisiert werden kann, ferner thermoplastische Kunststoffe, d. h. Stoffe, die durch Wärme nicht geändert werden, etwa Vinylchlorid (Homeo-oder Heteropolymer) mit und ohne Weichmacher, Polyäthylen, Polystyrol, Zelluloseester, Superpolyamide usw., ebenso knetbare Massen, die temperaturempfindlich sind, z.B. feuchte Tonerden.

Durch die Erfindung wird außer der Möglichkeit, verschiedene Einspritzstoffe zu verwenden, eine Einrichtung geschaffen, die besonders leistungsfähig, in funktioneller Hinsicht neuartig und äußerst betriebssicher ist, indem sie unter anderem zwangläufig verhindern läßt, daß Stoffteilchen in den Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderwandung eindringen können.

Die Erfindung kennzeichnet sich durch die Vereinigung folgender Merkmale:.

a) Eine Vorrichtung zur Betätigung des Spritzkolbens, die gleichzeitig mit der Axialbewegung eine Drehbewegung des Kolbens bewirkt, und

b) eine Kühlmittelleitung im Spritzkolben.

Die Anordnung einer Kühlmittelleitung im Spritzkolben bewirkt, daß eine Schicht des einzuspritzenden Stoffes bei seiner Berührung, mit dem Kolben gekühlt und wieder steif und daher die Fuge zwischen dem KoI-

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ben und der Zylinderwandung durch den steifgewordenen Stoff nach Art eines Kolbenringes verdichtet wird. Die Drehbewegung des Kolbens dient dazu, den plastifizieren Stoff, der an der Zylinder wand anhaften könnte, in winzige Rollen umzuwandeln, die an dem steifen Stoff des vorgenannten Kolbenringes zusammengeballt werden. Dadurch wird jedes Eindringen des einzuspritzenden Stoffes zwischen dem Kolben und der Zylinderwand verhindert. Das Einspritzen des plastifizierten Stoffes erfolgt mit Leichtigkeit in kürzester Zeit, und zwar mit großer Geschwindigkeit unter geringem Kraftaufwand, sowie ohne jegliche Stockung der Einrichtung und gleichgültig, wie hoch die Stofftemperatur ist, die einige ° C unterhalb der Umwandlungstemperatur des Stoffes liegen kann.

Ein weiterer Vorschlag gemäß der Erfindung besteht darin, daß an der Kolbenstirnseite mehrere von der Mitte nach außen verlaufende, schaufelartig gekrümmte Rippen angeordnet sind. Hierdurch wird in besonders wirksamer Weise erreicht, daß jedes Teilchen des weichen Stoffes, selbst in dem normalerweise kaum zu erwartenden Fall, daß es durch den steifen Kolbenring hindurchgehen sollte, unverzüglich erfaßt und in den plastifizierten Stoff im Zylinder zurückgeführt wird, so daß auf alle Fälle verhindert wird, daß die Maschine ins Stocken gerät.

Gegebenenfalls kann vor Gebrauch eine Vorrichtung zum Mastizieren und Aufwärmen des zu spritzenden Werkstoffs zugesetzt werden.

Die Zeichnung veranschaulicht eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzgußmaschine, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das zylindrische Gehäuse, Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Kolben,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kolbenkopf und

Fig. 4 eine Seitenansicht des Kolbenkopfes.

Wie Fig. 1 zeigt, besteht das Gehäuse 1 aus einem Zylinder 2, der in seinem Vorderteil Heizkanäle4 und in seinem rückwärtigen Teil einen Kühlkanal 5 besitzt. Der Hohlzylinder weist an seinem vorderen Ende eine Austrittsöffnung 6 und am rückwärtigen Ende eine Beschickungsöffnung'7 auf. Das Vorderteile, das das Austrittsmundstück enthält, ist abnehmbar, damit der Spritzzylinder entleert werden kann.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, besteht der Kolben aus einem Metallzylinder H₁ auf dem ein Spezialkopf 9 aufgebracht ist. In diesem Spezialkopf ist eine Kühlmittelbohrung 10 eingearbeitet. Der Kopf ist mittels einer Sperrmutter 12 zum Vorspannen in den Zylinder 11 eingebaut. Die Vorrichtung, die die Längs- und Drehbewegung des Kolbens bewerkstelligt, ist nicht dargestellt.

Nach Fig. 3 und 4 ist die Form des Kolbenkopfes konvex. Die punktierte Linie 14 zeigt seinen scheinbaren Umriß. Der Kolbenkopf trägt von der Mitte nach außen verlaufende, schaufelartig gekrümmte Rippen 13. Dir Wirkungsbereich dieser Rippen ist durch die punktierte Linie 15 angezeigt. Die Drehrichtung des KoI-bens kann beispielsweise in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles 16 erfolgen.

Der Spielraum zwischen Kolben und Spritzzylinder ist vorteilhafterweise bis auf einige hundertstel Millimeter reduziert. Durch besondere später beschriebene Vorsichtsmaßnahmen wird verhindert, daß der zu spritzende Werkstoff zu einer dünnen Folie ausgewälzt wird und durch ein Eindringen in den Ringspalt zwischen dem Kolben und dem Spritzzylinder die Maschine zum Stehen bringt.

Das Bestreben einer plastifizierten Masse, sich eine feine Folie auszuziehen, hängt gewöhnlich von der Temperatur ab. Man wird also den zu spritzenden Werkstoff, solange er sich in Berührung mit dem Kolbenkopf befindet, auf einer Temperatur halten, bei der er krümelt. So kann man beispielsweise eine ungefüllte und gut gelagerte Naturkautschukmischung bei 25 bis 30° C verarbeiten. Für eine Kunstkautschukmischung auf GRS-Basis sind 5 bis 8° C angebracht. Vinylchlorid mit 30 bis 40 °/o Butylphthalat wird bei weniger als 15° C verarbeitet. Das Kühlen des Spritzwerkstoffs kann mit allen üblichen Methoden erreicht werden; besonders geeignet ist hierfür eine künstliche Abkühlung des Kolbenkopf es 9 durch eine Kühlflüssigkeit, die in seinem Hohlschaft umläuft. Als Kühlflüssigkeit können beispielsweise kaltes Wasser, Salzlauge, kalte Luft u. dgl. verwendet werden. Der hintere Teil des Spritzzylinders kann -ebenso durch die Kühlschlange 5 gekühlt und von dem vorderen Teil, etwa durch eine steife Schichtstoffplatte, thermisch isoliert werden.

In dem vorderen Teil des Spritzzylinders wird das Spritzgut auf eine günstige Temperatur gebracht oder auf dieser Temperatur gehalten. Diese Temperatur hängt von der Beschaffenheit und den Eigenschaften des Spritzgutes ab.

Im allgemeinen, und speziell beim Kautschuk, tritt beim Lagern der plastischen Masse ein Versteifen derselben auf. Dies ist beispielsweise bei dem nur wenig mastizierten Naturkautschuk bzw. einer mit Gasruß gefüllten Mischung der Fall. Es ist also vorteilhaft, das Spritzgut auf der Behandlungsstelle, z. B. auf einem Walzwerk, vorzuwärmen. Man erhält auf diese Weise bei Gebrauch ein Spritzgut von gleichmäßiger Temperatur und homogener Beschaffenheit. Seine hinreichende Plastizität gestattet ein leichtes und rasches Spritzgießen. Auf diese Art läßt sich der Werkstoff auf relativ hohe Temperatur und Plastizität bringen, ohne daß man dasselbe anvulkanisiert. Zweckmäßig ist also eine Aufwärmvorrichtung, z. B. ein Walzwerk für Spritzgießeinrichtung jeder Größe, darunter auch für kleinere Einrichtungen bzw. Anlagen. Auf diesem Walzwerk wird der Werkstoff auf der Behandlungsstelle und bei Gebrauch vorgewärmt und plastifiziert.

Wenn der Spritzkolben nur durch eine Längsbewegung in der Zylinderachse angetrieben wird, kann sich ein zwischen Kolben und Zylinder festgeklemmtes Werkstoffteilchen nicht aus dieser Zwangslage befreien. Nach der Erfindung ist also die Vorschubbewegung des Kolbens mit einer Drehbewegung um die gemeinsame Achse des Kolbens und des zylindrischen Gehäuses kombiniert.

Um zerstreute Materialteilchen, die an der Gehäusewand hängen, abzuscheuern, wird für den Kolbenkopf eine besondere, beispielsweise konvexe, konkave oder flache Form gewählt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Kopf konvex und weist schaufelartig gekrümmte Rippen 13 auf, die unterhalb der Linie 15 die zylindrische Kolbenwand erreichen. Im Spritzgehäuse haftende Spritzgutteilchen werden von diesem Profil abgesehabt, verknetet und wieder vor den Kolbenkopf gebracht.

Die Vorschub- und Drehbewegungen des Kolbens können zu einer schraubenförmigen Bewegung vereinigt sein, wenn der Kolbenschaft zu einer Schraube ausgebildet ist, die sich in einem feststehenden Gewinde dreht. Die Schraube und das Gewinde kommen in diesem Falle mit dem Spritzgut nicht in Berührung.

Die nach der Erfindung ausgebildete Spritzgußmaschine kann mit einer Kolbenrückführungsvorrich-

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tung, ζ. B. durch Umschaltung der Drehrichtung, versehen werden.

Die Wandung des Spritzzylinders kann in ihrem hinteren Teil Aussparungen aufweisen, die das Gleiten des Kolbens begünstigen. Dasselbe gilt für den Kolben selbst.

Gegenüber dem normalen Vulkanisieren unter einer Presse wird durch eine nach der Erfindung ausgebildeten Spritzgußmaschine eine bedeutende Verbesserung erzielt. Die Verschiebungen der einzelnen Formteile unter Druck werden vermieden, wodurch die Ursache einer Beschädigung und vorzeitigen Abnutzung derartiger Formteile behoben wird. Das Spritzgießen nach der Erfindung ergibt Erzeugnisse mit genauen und regelmäßigen Massen. Die Werkstoffbeschaffenheit ist durch das zusätzliche Vorwärmen und durch den Knetvorgang, dem das Spritzgut beim Spritzgießen unterworfen wird, sehr homogen. Die Vulkanisation ist gleichmäßiger und rascher als beim gewöhnlichen Pressen. Der Preßdruck während der Vulkanisation ist überall derselbe. Auf diese Weise ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Qualität oder bei gleicher Qualität eine Verminderung des Gestehungspreises.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann auch zum Kaltverformen benutzt werden, indem man das warme Spritzgut in die kalte Form einspritzt.

Die Form, die Masse und die Anordnung der verschiedenen vorstehend beschriebenen Bestandteile der Spritzgußmaschine, ebenso die zu ihrer Herstellung verwendeten Werkstoffe, können im Bereich der Gleichwertigkeit abgewandelt werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu ändern.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Spritzgußmaschine zur Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe oder Elestomerer, z. B. polymerisierbarer oder vulkanisierbarer Stoffe, mit einem heiz- und kühlbaren, mit einem Einspritzkolben versehenen Spritzzylinder, dem der zu spritzende Werkstoff in plastischem oder plastifiziertem Zustand zugeführt und in dem die Plastifizierung fortgesetzt wird, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) eine Vorrichtung zur Betätigung des Spritzkolbens, die gleichzeitig mit der Axialbewegung eine Drehbewegung des Kolbens bewirkt, und

b) eine Kühlmittelleitung im Spritzkolben.

2. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere an der Kolbenstirnseite angeordnete, von der Mitte nach außen verlaufende, schaufelartig gekrümmte Rippen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1 023 676,
420, 855 885;

britische Patentschrift Nr. 697 273.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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